冷凝水回收技术及选择方法

冷凝水回收方法
    蒸汽在用汽设备中放出汽化潜热后，变成冷凝水，经疏水器排出。不同用汽设备排放的冷凝水通过回收管网汇集到集水罐中，由冷凝水回收装置送到锅炉或其它用热处，如除氧器等，这就是冷凝水回收系统。该系统的作用在于回收利用冷凝水的热量（包括闪蒸汽热量）和软化水，根据不同情况可采用不同工艺方式。一般习惯上有开式系统和闭式系统之分。
(1)开式系统 
    该系统冷凝水收集箱是开口式，与大气相通，由于冷凝水进入收集箱时压力突然降低，水温高于该压力对应的沸点，产生大量二次闪蒸汽，剩余冷凝水温度大约是100℃。实际上，由于闪蒸散热或有时为了防止输送水泵汽蚀而兑入冷水，回收水温仅在70℃左右。加之开式回收方式会有空气进入冷凝水回收管道，容易引起管道腐蚀。但开式系统装置简单，投资较少。与冷凝水直接排放相比，仍有的节能效果。
(2)闭式系统
    该系统中冷凝水收集箱是封闭式，系统内冷凝水压力始终保持高于大气压力，使冷凝水水温低于该压力下的沸点，冷凝水的热能得到充分利用。而且闭式系统的冷凝水保持蒸汽原有品质，用于锅炉给水时，不会增加溶解氧量，也减少了锅炉补水量，减少了水处理的费用。
    冷凝水是否属于闭式回收，要看系统压力和大气压力之间的关系。若用汽设备使用蒸汽压力为P1，冷凝水回收集水罐的标定压力为P2，大气压力为P0。当P2越接近于P1时，回收系统闭式程度越高，节能率越高；反之，P2越接近于P0时，回收系统的密闭程度越差，节能率越小。显然，密闭系统评判标准是P0、P1、P2三者的大小关系。当P2=P0时，就不能称为密闭式回收系统，就变成了开式回收系统。其节能率和开式系统也就是一样的。
二、冷凝水回收技术的选择方法
1、按用汽设备使用蒸汽的压力和温度选择回收方法
    1）用汽设备疏水压力小于0.15MPa时，冷凝水可以利用重力自流回收。尽量用集水罐与水泵吸入口的液位差提供防汽蚀压头，如果工艺布置不能保证需要的防汽蚀压头，要采取专门的防汽蚀装置。
    2）用汽设备疏水压力在0.15-0.6MPa之间，多数采用增压回收方式回收冷凝水。要仔细核算阻力损失，设计集水罐超压排气装置，考虑直接喷淋吸收和增压回收两种方式利用超压排气。需要选用泵叶轮耐温150℃的水泵，配置专门的防汽蚀装置。
    3）用汽设备冷凝水压力大于0.6MPa，采用高压、中压回收系统闪蒸汽，闪蒸汽供中压或低压用汽设备。闪蒸量小于或等于中低压热用户蒸汽使用量，具有相同使用周期时，可直接利用。无中、低压热用户时，设中压或低压热交换装置，加热其它工艺介质， 以达到相同的热能利用效果。采用喷射热泵方式，增压增量利用。
2、按用汽设备供热方式选择负荷稳定，耗汽量大的用户
    1）条件
    企业生产工艺要求该类换热设备开机后即处于一种耗汽量和蒸汽使用压力均稳定的负荷。
    2）管网选择
    按余压**方式的限定流速和比摩阻原则设计管径，可不专门设集水罐。回收管网直接接回收装置。
    3）回收装置选择
    按回收冷凝水流量和冷凝水热用户阻力确定冷凝水泵防汽蚀装置流量和扬程，在装置吸入管考虑装设故障时的自动排水功能。
3、特别工艺用户
    1）造纸行业
    造纸行业有多缸纸机和浆机，每个缸有不同的烘干温度和湿度要求，一台纸机或浆机可自成一个独立的热能梯级利用系统。设计时要考虑上述因素，将喷射热泵技术，自控技术和冷凝水回收技术结合起来，以设计理想的热能利用系统。
    2）卷烟行业
    卷烟行业蒸汽使用参数变化比较大，蒸汽使用有直接加热和间接加热两种方式。可考虑用高压用汽设备的二次闪蒸汽用于直接加湿或空调采暖等方式，二次闪蒸汽汽量和压力不足时可用喷射泵引射和增压。
    3）橡胶行业
    用汽设备多，单台耗汽量小，同期使用系数大，冷凝水回收需要合理的压力匹配，才能保证硫化温度。冷凝水既可做锅炉供水，又可做硫化机内胎用水。
    总之，特别工艺要有特别的处理方法，在回收系统上和回收装置的选配上力求达到好的效果。
4、按冷凝水用途选择冷凝水作锅炉补水
    1）冷凝水作锅炉汽包补水

     直接上锅炉是指将回收装置出口管接至原锅炉上水管在省煤器前端的某处（一般应在原上水泵止回阀后端）。由于上水温度提高，应注意省煤器稳妥问题，可通过有关计算，确定省煤器出口的温度，对于非沸腾式省煤器，此温度应至少低于饱和温度30℃，对于沸腾式省煤器，省煤器出口温度应保证汽水混合物的干度≤20％。在锅炉原给水控制要求不高或无热力除氧时选择该方案。
    2）冷凝水直接进热    力除氧器
大型锅炉对上水连续性和平稳性要求很高，这时冷凝水不再直接输入锅炉而是进入热力除氧器，然后由原锅炉上水系统完成输入锅炉的任务。不管是直接上锅炉还是间接上锅炉，从稳妥的角度考虑，还应设置一根当锅炉或除氧器满水时供冷凝水排放的管道，此管一般接到软化水箱中，具有溢流管的性质。冷凝水的这种去向选择是自动的，一般通过电磁阀，双回路调节器等控制阀门来完成。冷凝水作低温热源当企业利用热电厂供汽，由于回收管网太长等原因无法直接回收到锅炉房时，或当冷凝水集水罐水质受到二次污染，不能做锅炉补水时，可作为低温加热热源使用。
    1）企业用于取暖热源
    利用冷凝水的余热，根据供热负荷确定是否需要补充部分软水（或生水）作采暖循环用水，根据余热量确定供暖面积，可节省集中供热费用。
    2）用于直接热水用户
    对于印染、纺织、橡胶、轮胎等企业，需要大量自用高温软化热水，可利用冷凝水作为高温热水用。
    3）间接换热热源
    当冷凝水受到污染无法直接利用时，可考虑间接换热方式。如加热工艺用水，采暖循环水等非饮用水场合。
    总之，冷凝水回收的原则是：通过冷凝水回收系统中能量的综合利用，达到经济的能量回收利用，保持整个蒸汽热力系统利用率高，经济性好。冷凝水回收中的能量回收实际上有交错在一起的三种方式：冷凝水所含热能的回收，闪蒸汽的利用，软化水的回收。
    对于高、中压回收系统，在系统中设专门的闪蒸装置，闪蒸汽供低压用汽设备使用。同时也减少了其余冷凝水的回收难度。如果没有下一级低压蒸汽用户，可以设置热交换器，加热其它用途的工艺介质，做到能量的利用。在冷凝水回收管网中可以设多级闪蒸装置，使蒸汽按梯级方式利用。
    冷凝水回收装置中终的冷凝水一般送回锅炉重新使用，这样不仅节约了热能，也节约了软化水，从而也节省了水处理的费用。
    有时，冷凝水被污染，不能作为软化水，但是其中的热能还是应该尽量回收，可以作为低温加热热源使用，如用于取暖，间接加热热水或其它工质。
    当企业采用热电厂供汽时，把冷凝水回收到锅炉管网太长，或者需要回收的冷凝水数量太少，不值得设回收管网，也应该把用汽点的冷凝水收集起来，就地利用。
三、冷凝水回收技术改造对系统的影响
    对用汽设备的影响
    大多换热设备是利用蒸汽的潜热实现热能转换的，这也是冷凝水回收的通常领域。回收技术的使用，增加用汽设备背压，减少疏水阀工作压差，若不做相应调整，可能会影响生产，具体解决办法如下：
 1）对高、中压用汽设备，通过改变疏水阀的排放口和管网管径及连接方式，调节压差和流量关系直接解决。
 2）对低压用汽设备，通过采用无压式疏水阀或喷射增压疏水的回收方式解决。
   总之，对用汽设备，回收技术的使用需要改变原有的配置，保证对用汽设备加热工艺无任何不利影响。
对回收管网的影响
 1）对高、低压冷凝水合流管网，由水力计算确定压力匹配情况。压力工况不能保证低压设备正常**时，高、低压管路要分设，采用不同回收装置，以达到好的节能效果。
 2）对压力相差不大的管网，由水力计算确定选取管径,避免不合理的管径设计带来的水击、汽塞等不良影响。
对有害气体排放的影响
 1）在相同热负荷条件下，通过冷凝水回收，会降低锅炉烟尘的排放，利于环境保护。
 2）冷凝水回收减少因跑、冒、滴、漏对环境产生的热污染。
对高温冷凝水的二次闪蒸汽排放的影响
 1）密闭式冷凝水回收系统对二次闪蒸汽要有适合的设计方案，按压力、流量和品质选择用途。
 2）二次闪蒸汽优先选择工艺简单且能利用的用户。
 3）二次闪蒸汽需排放时，要采用消音、减压等措施。
对锅炉热力除氧的影响
 1）冷凝水回收热量小于锅炉热力除氧平衡状态热量时，冷凝水可直接回除氧器。
 2）冷凝水进除氧器时一般不与锅炉供水管同程，而在除氧器壳体上方开口，采用冷凝水均匀进入方式布置，且要设

计冷凝水回收系统真空倒灌的措施。
 3）本着冷凝水优先使用原则，原除氧器上水水量应根据冷凝水**量下调。
 4）对手动控制除氧温度的除氧器，蒸汽进汽量根据冷凝水回收量作相应减少、甚至关闭。
对锅炉水处理设备的影响
 1）冷凝水为纯净的软化水，冷凝水回收量的增加，锅炉软化水供应量相应减少。
 2）锅炉软化水处理设备并非随回收量的增加而减少，需要保持无冷凝水时的备用状态。
 3）冷凝水水质要连续监测，一旦水质由于其它因素不符合锅炉要求，软化水应立即供给。
 4）冷凝水受到常规污染时，要增加相应的冷凝水处理设备。
对锅炉运行的影响
 1）冷凝水直接进锅炉汽包时应在省煤器前进入，冷凝水进水温度和锅炉汽包内水蒸汽温度要有40℃以上的温差。
 2）应尽量保证冷凝水先进入锅炉，同时对于锅炉辅机系统尽量采用变频调速控制方式。
 3）原锅炉供水量需根据冷凝水回收量做相应调整。冷凝水回收技术改造的节能效果、成本和效益

一、节能效果

冷凝水回收是蒸汽热力系统循环中的一个重要环节，从系统节能的观点出发，冷凝水回收利用的好坏直接影响蒸汽热力系统总的能源利用效率。这主要体现在以下几方面：
 1）热能价值：冷凝水具有蒸汽热能（焓值）的20％左右，相对于一个不回收冷凝水的系统来讲，冷凝水回收改造的节能潜力大于热力系统中的其它环节。
 2）工艺平衡：冷凝水回收系统的完善设计可以弥补疏水阀选型不当而造成的用汽设备蒸汽泄漏3％左右，减少高温饱和水的闪蒸损失5—10％。
 3）热平衡：回收冷凝水余热用于热力除氧，减少热力除氧器的新蒸汽使用量，减少了高品位蒸汽的消耗量；回收冷凝水到锅炉汽包可以节省锅炉燃料，一般来说，给水温度每上升6℃，就可以节省燃料1％。冷凝水回收有利于锅炉排污量减少，降低排污热损失，提高锅炉热效率。
 4）水平衡：冷凝水做锅炉给水可减少软化水处理量，节省软化水处理费用。
二、技术经济效益
项目投资  
    冷凝水回收新建项目投资由回收管网、回收泵站、自动控制、土建安装费用等几部分组成。
    冷凝水回收改造项目投资由用汽设备疏水阀选型、回收管网改造、回收泵站改造、自控系统和部分土建改造等费用组成。企业厂区半径，用汽设备数量，回收管网管径及数量，冷凝水压力等级及流量，冷凝水利用方式及控制方式等决定了项目投资总额。投资回收期
    冷凝水的价值直接体现为热能价值、冷凝水纯净品质价值和减少排污价值三部分。项目投资虽然因是新建项目和改造项目有所不同，但是冷凝水价值也由于采用动力设备的不同，蒸汽成本也不一样，以至冷凝水价值也不一样。以动力设备为燃煤锅炉为例（燃油和然气蒸汽成本更高），蒸汽成本一般为60—90元/吨不等，每吨冷凝水年价值：当设备连续运行时，每年节约冷凝水价值10万元左右；当设备间断运行时，每年节约冷凝水价值5万元左右。运行费用由于冷凝水回收方案因具体情况差别很大，但是冷凝水回收所需的动力消耗与其回收的热能和软化水的价值相比要小得多。对冷凝水直接作锅炉汽包给水的回收系统，回收装置运行电费可部分抵消锅炉原给水泵运行电费。对冷凝水作除氧器给水的回收系统，运行费用为回收装置的冷凝水泵电费。对冷凝水作采暖或其它利用方式时，根据具体应用作具体热能分析。
三、环境效益和社会效益
     通过冷凝水节能技术改造，不仅能带来良好的节能效果和客观的经济效益，也可以产生良好的环境效益和社会效益。
（1）减少环境热污染
    冷凝水从用汽设备排入大气的一瞬间，由于压力突然降低，产生大量二次闪蒸汽，喷出的高温冷凝水夹带闪蒸汽极易烫伤现场操作工。在北方的冬季，由于环境温度较低，易形成雾幕，影响行人视线。在夏季，是导致环境高温的帮凶。
（2）减少烟尘及有害气体排放量
    余热的回收伴随供热量的减少，对燃煤锅炉而言，意味着燃煤量减少，烟尘排放减少，其中的有害气体CO2、SO2相应减少。
（3）提高我国能源利用整体水平
    由于蒸汽热力系统的应用非常普遍，几乎各种行业都大量使用。同时冷凝水回收受到具体生产条件和回收技术条件的限制，普遍回收率偏低。因此通过实施冷凝水回收节能改造可以大幅度提高资源效率，对减轻我国能源需求压力和环境压力都非常重要。